定时决定一切：如何测量附加抖动

　为什么抖动很重要?

在当今数据通信、有线及无线基础设施以及其它高速应用等高级系统中，时钟抖动是整体系统性能的关键因素。要达到所需的系统抖动性能，一定要保持尽可能低的时钟抖动，并在整个分配网络上分配低抖动时钟源。

随着系统要求的不断提升，问题也随之而来：时钟线路上添加的简单缓冲器会不会让时钟抖动变得更差?如果会，在添加简单缓冲器之前应该考虑什么问题?



图1：系统级说明

附加抖动定义

这就是存在附加抖动的地方。附加抖动可定义为器件本身为输入信号增加的抖动数量。它的计算公式为



，假设噪声过程是随机的，而且输入噪声与输出噪声互相没有关联。附加抖动可帮助您确定是否可以为时钟线路添加简单缓冲器。

要显示真正的缓冲器附加抖动，在理想情况下应采用没有抖动的时钟源测量。不过，真正的时钟源总是有抖动的。我们应如何解决这个问题呢?不必使用没有抖动的时钟源测量附加抖动，我们可使用清洁或有噪声的输入源进行测量。

输入源研究

以下案例研究是在假定测量值不确定性的情况下，两种输入源的影响。这个实例基于通过CDCLVC1310低抖动及低功耗时钟缓冲器得到的真实测量结果。由于温度或电源电压的变化、输入压摆率的变化以及测量设备的不确定性，因此 10fs rms 的假定较小测量不确定值就是通用测量不确定值。



表1：案例研究 — 抖动值

案例 1 是具有 180fs rms 抖动(12 kHz 至 20 MHz)的噪声输入源的测量结果。根据该输入源，CDCLVC1310具有 181fs rms 的输出抖动性能，其可产生 19fs rms 的附加抖动(表 1，A1)。如果我们现在假设测量误差为 10fs rms，附加抖动就会突然增加 45fs rms，达到 64fs rms(表 1，B2)。

案例 2 是对具有 74fs rms 抖动(12kHz 至 20MHz)的清洁输入源的测量结果。这可为CDCLVC1310显示更准确的附加抖动测量值。输出性能为 90fs rms，其可产生 51fs rms 的附加抖动(表 1，A2)。根据 10fs rms 的测量不确定值，附加抖动只会增加 16fs rms(表 1，B2)。



图2：实例研究 — 附加抖动的图示

了解抖动关系

在案例研究的图示(图 2)中，我们可以看到输入、输出以及附加抖动之间的关系。请记住描述直角三角形 3 边关系的勾股定理公式，附加抖动公式与它类似，即



。在这两个案例中，输入抖动保持恒定，输出抖动(黑线和蓝线)变化为 10fs rms。我们很容易看出，案例 2 可提供更准确的附加抖动测量结果，因为它不怎么受测量不确定性影响。另外，该图还显示，附加抖动测量值很容易产生错误结果。

总之，我极力推荐使用清洁输入源执行附加抖动测量。